Die Studierenden

• erläutern die Mechanik des starren Körpers.
• kennen und benennen die Grundzüge der Theorie der Mehrkörpersysteme (MKS).
• können Softwarepakete zur Simulation von MKS anwenden.
• kennen und beschreiben fortgeschrittene Methoden der Finite-Elemente-Simulation dünnwandiger Strukturen.
• können diese anhand gängiger Softwarepakete anwenden.

MBLB-Math, MBLB-DySysMBLB-HFl,MBLB-CoMaM, MBLB-KoMe

Mehrkörperdynamiksimulation (1,5 SWS):

• Kinematik und Dynamik eines starren Körpers: Rotationsmatrix, Rotationsparameter, Euler- und Kardanwinkel, Singulatitäten, Winkelgeschwindigkeitsvektor und -matrix, kinematische Differentialgleichung, Eulersche Kreiselgleichung, gyroskopische Effekte, kinetische Energie, Anwendungen (z.B. starr/weich gelagerter Rotor, Wuchten, Kreiselkompass, Kollergang, Rotorblätter)
• Kinematik und Dynamik von Systemen starrer Körper: Lagrangesche Gleichungen, Zwangsbedingungen, differential-algebraische Gleichungs-(DAE-)Systeme, Anwendungen (z.B. Kurbeltrieb, Kolbenmaschinen, Industrieroboter)
• Numerische Simulation von MKS: Zeitintegrationsverfahren mit numerischer Dämpfung, Anwendungen mittels kommerzieller oder freier Softwarepakete

• Finite-Elemente-Simulation
• Finite-Elemente-Berechnung dünnwandiger Strukturen
• Finite-Elemente-Berechnung von Faser-Kunststoff-Verbund FKV und Analyse mechanischer Belastungen der Faser und Matrix
• Anwendung variabler Versagenskriterien (Hashin, Tsai-Wu etc.) zur Quantifizierung von Schädigung und Versagen für FKV
• Anwendung der Impliziten- und Expliziten Simulation
• Anwendung von Kontaktformulierungen (Lager, Reibungsfrei-Reibungsbehaftet, Verbund, Körperinteraktion, Selbstkontakte etc.)
• Schwingungs- und Stabilitätsanalyse dünnwandiger Strukturen
• Einführung in Crashsysteme
• Einführung in das Design und Auslegung von Crashsysteme

• Anwendungsbeispiele und praktische Übungen

D. Gross , W. Hauger, J. Schröder, W.A. Wall: Technische Mechanik 3. Kinetik, Springer Vieweg (2019)
C. Woernle: Mehrkörpersysteme, Springer Vieweg (2011)
A.A. Shabana: Dynamics of Multibody Systems, Cambridge University Press (1997)
J. Wittenburg: Dynamics of Multibody Systems, Springer (2008)
C. Gebhardt, Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench, Hanser Verlag (2018)
H.-H. Lee: Finite Elemente Solutions with ANSYS Workbench, Theroy, Applications, Case Studies, von SDC Publication (2023)
M. Stommel, M. Stojek, W.G. Korte: FEM Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen, Hanser Verlag (2018)
X. Chen, Y. Liu: Finite Elemente Modeling and Simulation with ANSYS Workbench, CRC Press - Taylor & Francis Group (2018)
G. Mendes, E. Haberstroh, W. Michaeli, E. Schmachtenberg: Menges Werkstoffkunde Kunststoffe, Hanser Verlag (2011)
B. Klein: Leichtbau-Konstruktion, Berechnungsgrundlagen und Gestaltung, Springer Verlag (2013)
H.-J. Bargel, G. Schulze: Werkstoffkunde, Bargel-Schulze, VDI Verlag (2008)
M.F. Ashby, D.R.H. Jones: Werkstoffkunde 2, Metalle, Keramiken und Gläser, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, ELSEVIER Spektrum Akademischer Verlag (2006)
H.P. Degischer, S. Lüftl: Leichtbau - Prinzipien, Werkstoffauswahl und Fertigungsverfahren, Wiley-VCH Verlag (2009)
A. Schumacher: Optimierung mechanischer Strukturen. Grundlagen
und industrielle Anwendungen, Springer Vieweg (2013)

Vortrag, Diskussion, Übungen und Fallstudien

Integrierte Modulprüfung
Immanenter Prüfungscharakter: Mitarbeit, Hausübungen & schriftliche Abschlussprüfung